一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统

《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》属于土壤修复领域，具体涉及一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统。

随着产业结构的调整和履行《关于持久性有机污染物（POPs）的斯德哥尔摩公约》工作的深入开展，大批农药厂、钢铁厂和化工厂等高污染企业，特别是POPs生产和使用企业将逐步被关停转产或搬迁，其中2001-2007年间全国已有86000个企业停产或搬迁，产生了大量高污染风险土壤。土壤污染的危害性在于一些有机物在污染了土壤之后，会进而污染土壤周边的大气和水，而一些有机物或重金属污染则通过食物链，对人体产生不良影响。城市化进程的加快促进了原有土地功能转变，大量工业用地改为住宅用地，然而这些场地存在的污染问题影响了再开发利用。污染企业搬迁引发的环境污染事故和对人体健康伤害事件在全国各地时有发生，已经成为城市土地开发引发环境纠纷的主要因素之一，污染土壤治理工作刻不容缓。

热脱附技术是修复污染土壤的有效技术之一。2010年12月前中国虽有一些热脱附工艺和设备报道，但均有不足之处：挥发性和半挥发性有机物污染土壤场外治理工艺及装置（ZL200410056888.7）公布了一种挥发性和半挥发性有机物污染土壤的场外治理工艺及其装置，该专利不能实现连续进料；间接热解析设备（CN101780467A）公布了一种污染土壤间接热解析设备，该专利核心装置加热回转窑由内层结构与外层结构构成，加热燃烧系统在内层结构与外层结构之间加热，热脱附效率较低；直接热解析设备（CN101712042A）公布了一种污染土壤直接热脱附（热解析）装置，其尾气采用焚烧处理，具有产生二噁英的风险；土壤污染热脱附修复处理系统（CN101530858A）公布了一种污染土壤直接热脱附（热解析）装置，其中热空气与污染土壤同向接触，不能实现热空气与污染土壤的充分混合，热脱附效率较低。

附图是《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》的连接示意图。

附图中：1为土壤料仓；2为土壤输送装置；3为逆向热脱附滚筒；4为供油系统；5为点火系统；6为引风机；7为旋风除尘器；吸附除尘器8；雾化冷却塔9；表盘冷却装置10；蜂窝状活性炭塔11；尾气排放装置12；控制系统13；土壤进料系统A；热源系统B；逆向热脱附系统C；除尘系统D；冷却系统E；活性炭吸附系统F。

2016年12月7日，《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》获得第十八届中国专利优秀奖。 2100433B

参照附图，《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》包括土壤进料系统A、热源系统B、逆向热脱附系统C、除尘系统D、冷却系统E、活性炭吸附系统F和控制系统13，土壤进料系统A输出与逆向热脱附系统C物料输入相连，热源系统B输出与逆向热脱附系统C热源输入相连，逆向热脱附系统C输出与除尘系统D输入相连，除尘系统D输出与冷却系统E输入相连，冷却系统E输出与活性炭吸附系统F输入相连，土壤进料系统A、热源系统B、逆向热脱附系统C、除尘系统D、冷却系统E、活性炭吸附系统F的控制端分别和控制系统13连接。

所述的土壤进料系统A包括土壤料仓1和土壤输送装置2，土壤料仓1的输出和土壤输送装置2的输入连接，土壤料仓1上部设有筛网，土壤料仓1连接有振动电机。

所述的热源系统B包括供油系统4和点火系统5，供油系统4的输出和点火系统5的输入连接。

所述的逆向热脱附系统C包括逆向热脱附滚筒3和引风机6，逆向热脱附滚筒3的物料输入和土壤进料系统A的土壤输送装置2输出连接，逆向热脱附滚筒3的热源输入和热源系统B的点火系统5输出连接，逆向热脱附滚筒3的输出和引风机6的输入相连，热空气与污染土壤直接逆向接触，逆向热脱附滚筒3内前端设置有错落式倒耙，后端设置有错落式遮挡板，传动方式为齿轮齿圈啮合传动，逆向热脱附滚筒3与电机相连，逆向热脱附滚筒3与点火系统5连接的一端设有出料口。

所述的除尘系统D包括旋风除尘器7和吸附除尘器8，旋风除尘器7的输入和逆向热脱附系统C的引风机6输出相连，旋风除尘器7的输出和吸附除尘器8的输入连接。

所述的冷却系统E包括雾化冷却塔9和表盘冷却装置10，雾化冷却塔9的输入和除尘系统D的吸附除尘器8的输出连接，雾化冷却塔9的输出和表盘冷却装置10输入连接，雾化冷却塔9根据废气温度的变化自动调节喷枪的雾化量，保证出口温度维持在适当的温度范围内，雾化颗粒非常细小，确保100％蒸发；单只喷嘴水量和雾化覆盖面积大；雾化喷嘴引入压缩空气，产生的雾化颗粒特别细小（雾化后平均颗粒直径为50微米）；水量调整范围大，雾化颗粒直径能够维持恒定，表盘冷却装置10采用板式翅片换热器，冷却面积大，效率高，能将温度降低到50℃以下（使得活性炭吸附能力更强），在一定程度上降低风阻，有助于后续蜂窝状活性炭塔净化尾气。

所述的活性炭吸附系统F包括蜂窝状活性炭塔11和尾气排放装置12，蜂窝状活性炭塔11的输入和冷却系统E的表盘冷却装置10输出连接，蜂窝状活性炭塔11的输出和尾气排放装置12连接。

《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》的目的在于提供一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，能够连续进料、直接加热，实现热空气与污染土壤的充分混合，热脱附效率较高。

一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统技术方案

《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》包括土壤进料系统A、热源系统B、逆向热脱附系统C、除尘系统D、冷却系统E、活性炭吸附系统F和控制系统13，土壤进料系统A输出与逆向热脱附系统C物料输入相连，热源系统B输出与逆向热脱附系统C热源输入相连，逆向热脱附系统C输出与除尘系统D输入相连，除尘系统D输出与冷却系统E输入相连，冷却系统E输出与活性炭吸附系统F输入相连，土壤进料系统A、热源系统B、逆向热脱附系统C、除尘系统D、冷却系统E、活性炭吸附系统F的控制端分别和控制系统13连接。

所述的土壤进料系统A包括土壤料仓1和土壤输送装置2，土壤料仓1的输出和土壤输送装置2的输入连接，土壤料仓1上部设有筛网，土壤料仓1连接有振动电机。

所述的热源系统B包括供油系统4和点火系统5，供油系统4的输出和点火系统5的输入连接。

所述的逆向热脱附系统C包括逆向热脱附滚筒3和引风机6，逆向热脱附滚筒3的物料输入和土壤进料系统A的土壤输送装置2输出连接，逆向热脱附滚筒3的热源输入和热源系统B的点火系统5输出连接，逆向热脱附滚筒3的输出和引风机6的输入相连，逆向热脱附滚筒3内前端设置有错落式倒耙，后端设置有错落式遮挡板，传动方式为齿轮齿圈啮合传动，逆向热脱附滚筒3与电机相连，逆向热脱附滚筒3与点火系统5连接的一端设有出料口。

所述的除尘系统D包括旋风除尘器7和吸附除尘器8，旋风除尘器7的输入和逆向热脱附系统C的引风机6输出相连，旋风除尘器7的输出和吸附除尘器8的输入连接。

所述的冷却系统E包括雾化冷却塔9和表盘冷却装置10，雾化冷却塔9的输入和除尘系统D的吸附除尘器8的输出连接，雾化冷却塔9的输出和表盘冷却装置10输入连接，表盘冷却装置10采用板式翅片换热器。

所述的活性炭吸附系统F包括蜂窝状活性炭塔11和尾气排放装置12，蜂窝状活性炭塔11的输入和冷却系统E的表盘冷却装置10输出连接，蜂窝状活性炭塔11的输出和尾气排放装置12连接。

《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》的工作原理为：

供油系统4中的油经过油路输送至点火系统5，用来加热空气，热空气进入逆向热脱附滚筒3，污染土壤经过网筛预处理后，进入土壤料仓1，在振动电机和土壤输送装置2的作用下进入逆向热脱附滚筒3，热空气与土壤逆向接触，使得热空气与污染土壤充分混合，通过直接逆向式热交换将污染土壤及其所含的有机污染物加热到足够的温度，有机污染物从土壤中得以挥发出来，经引风机6进入后续处理系统，净化后的土壤用作回填土，尾气先经过旋风除尘器7，得以除去大部分灰尘，再经过吸附除尘器8，进一步降低尾气中灰尘含量，减轻后续处理压力，除尘后的尾气进入雾化冷却塔9，冷却其中的大部分水蒸气，再进入表盘冷却装置10，进一步冷却尾气，最终进入蜂窝状活性炭塔11，有机废气与活性炭产生强烈的混合，再通过尾气排放装置12排放，实现尾气达标排放，使用《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》修复1，2-二氯乙烷污染土壤，1，2-二氯乙烷热脱附效率达到99.99％以上。

一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统改善效果

《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》能够连续进料，污染土壤处理量大；采取直接加热方式、热空气与污染土壤逆向接触，热脱附效率高；尾气采用非焚烧方式-活性炭吸附方式处理，不会产生二噁英。

1.《一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统》包括土壤进料系统（A）、热源系统（B）、逆向热脱附系统（C）、除尘系统（D）、冷却系统（E）、活性炭吸附系统（F）和控制系统（13），其特征在于：土壤进料系统（A）输出与逆向热脱附系统（C）物料输入相连，热源系统（B）输出与逆向热脱附系统（C）热源输入相连，逆向热脱附系统（C）输出与除尘系统（D）输入相连，除尘系统（D）输出与冷却系统（E）输入相连，冷却系统（E）输出与活性炭吸附系统（F）输入相连，土壤进料系统（A）、热源系统（B）、逆向热脱附系统（C）、除尘系统（D）、冷却系统（E）、活性炭吸附系统（F）的控制端分别和控制系统（13）连接；

所述的逆向热脱附系统（C）包括逆向热脱附滚筒（3）和引风机（6），逆向热脱附滚筒（3）的物料输入和土壤进料系统（A）的土壤输送装置（2）输出连接，逆向热脱附滚筒（3）的热源输入和热源系统（B）的点火系统（5）输出连接，逆向热脱附滚筒（3）的输出和引风机（6）的输入相连，逆向热脱附滚筒（3）内前端设置有错落式倒耙，后端设置有错落式遮挡板，传动方式为齿轮齿圈啮合传动，逆向热脱附滚筒（3）与电机相连，逆向热脱附滚筒（3）与点火系统（5）连接的一端设有出料口。

2.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，其特征在于：所述的土壤进料系统（A）包括土壤料仓（1）和土壤输送装置（2），土壤料仓（1）的输出和土壤输送装置（2）的输入连接，土壤料仓（1）上部设有筛网，土壤料仓（1）连接有振动电机。

3.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，其特征在于：所述的热源系统（B）包括供油系统（4）和点火系统（5），供油系统（4）的输出和点火系统（5）的输入连接。

4.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，其特征在于：所述的除尘系统（D）包括旋风除尘器（7）和吸附除尘器（8），旋风除尘器（7）的输入和逆向热脱附系统（C）的引风机（6）输出相连，旋风除尘器（7）的输出和吸附除尘器（8）的输入连接。

5.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，其特征在于：所述的冷却系统（E）包括雾化冷却塔（9）和表盘冷却装置（10），雾化冷却塔（9）的输入和除尘系统（D）的吸附除尘器（8）的输出连接，雾化冷却塔（9）的输出和表盘冷却装置（10）输入连接，表盘冷却装置（10）采用板式翅片换热器。

6.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，其特征在于：所述的活性炭吸附系统（F）包括蜂窝状活性炭塔（11）和尾气排放装置（12），蜂窝状活性炭塔（11）的输入和冷却系统（E）的表盘冷却装置（10）输出连接，蜂窝状活性炭塔（11）的输出和尾气排放装置（12）连接。

等温热脱附isolherrnal heat desorption在不改变温度的条件下吸附质从吸附剂表面所进行的脱附，一般是加热到某一温度后，以气体吹扫或抽真空方式使吸附物脱除。在脱附过程中适当补充热量，使体系保持恒温。这是区别于程序Tf i}脱附的一种脱附方式。

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降压脱附，降低饱和吸附剂周围的压力，使吸附剂上的吸附质脱附下来的方法。当脱附压力降到大气压以下时称。真空脱附。与升温脱附相比，其优点是操作周期短、不消耗加热剂和冷却剂，脱附的物料可直接回收。但升压和抽真空都需要消耗动力，建立真空系统需要较复杂的设备和较高的操作技术。适用于吸附系统的变压操作范围可处于吸附等温线的陡直部分的场合。

汽提脱附，亦称吹扫脱附。用基本上不能被吸附的气体吹扫吸附床层，以降低吸附剂周围气相中吸附质的分压，从而使吸附质脱附的方法。操作压力越低，操作温度越高。则汽提作用越有效。该法可减少加热剂、冷却剂与动力消耗，且不需要降温等辅助过程，但脱附程度往往较差，残余负荷较大，使脱附后的吸附剂保护作用时间缩短。

置换脱附，利用吸附剂对不同物质的不同吸附能力，向饱和吸附剂床层中通入可被吸附的气体，置换出原来被吸附的吸附质，从而使原吸附质脱附的方法。常采用水蒸汽作置换气体。置换气体的吸附性越强，使用置换气体量就越小，床层解吸得也越彻底，但随后从床层中除去吸附的置换气休也越困难。

污染土壤的有机物分为天然有机物和人工合成有机污染物，通常主要指后者，他包括有机废弃物（工农业生产及生活废弃物中生物降解和生物难降解有机毒物）、农药（包括杀虫剂、杀菌剂和除莠剂）等污染。